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1、学校代号： 学 号： 密 级： 1 0 7 3 1 0 8 2 0 8 0 8 0 2 0 0 4 公开 兰州理工大学硕士学位论文 基于白适应遗传算法和蚁群算法鬲 合的配电网重构 D i s t r i b u t i o nn e t w o r kr e c o n f i g u r a t i o nB a s e do n a d a p t i v eg e n e t i ca l g o r i t h m a n da n tc o l o n yi n t e g r a t i o n Z H A O J i n l i a n g B E ( N o r t h e a
2、 s tE l e c t r i c a lP o w e rU n i v e r s i t y ) 2 0 0 0 A t h e s i ss u b m i R e di np a r t i a ls a t i s f a c t i o no ft h e R e q u i r e m e n t sf o r t h ed e g r e eo f M a s t e ro f E n g i n e e r i n g P o w e rS y s t e m & i t sA u t o m a t i o n i nt h e G r a d u a t eS c
3、h o o l o f L a n z h o u U n i v e r s i t yo fT e c h n o l o g y S u p e r v i s o r P r o f e s s o r Z h a n gM i n g g u a n g M a y , 2 0 11 舢9眦4i-58舢8 iiiiIY 兰州理 I 1 l原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所 取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任 何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本
4、人完全意识到本声明的 法律后果由本人承担。 作者签名：专羔盔日期：h 年月7 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许 论文被查阅和借阅。本人授权兰州理工大学可以将本学位论文的全部或部 分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段 保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文 收录到中国学位论文全文数据库，并通过网络向社会公众提供信息服 务。 日期：L oJ 绰 日期：沙，年 厶月7 日 月占日 硕士学位论文 目录 摘j I 要I A b s
5、 t r a c t I I 插图索引I 第一章绪论1 1 1 配电网络重构的意义l 1 2 配电网的国内外现状综述2 1 2 1 传统数学优化方法。3 1 2 2 启发式方法4 1 2 3 智能优化算法5 1 2 4 其它改进算法7 1 2 5 多种算法的融合应用。7 1 3 城市配电网的主要存在问题8 1 4 配电网络重构应用到实践中必须具备的条件1 0 1 4 1 快速而高质量的算法1 0 1 4 2 智能化的硬件设施1 0 1 4 3 实时人全面的负荷数据l O 1 4 4 软件技术的要求1 0 1 5 配电网络重构的启动条件1 l 1 6 本文的主要工作1 1 第二章配电网拓扑分析识
6、别与配电网潮流计算1 3 2 1 配电网的接线分析1 3 2 1 1 单电源辐射型接线1 3 2 1 2 分段联络型接线1 3 2 1 。3 双电源“手拉手”接线1 4 2 1 4 网格型接线1 5 2 1 5 环网柜接线1 5 2 2 配电网理论分析1 6 2 3 配电网络拓扑模型1 6 2 4 配电网拓扑的简化分析1 7 2 5 配电网潮流计算的简化算法。1 9 2 6 配电网支路数据结构的存储形式1 9 2 7 配电网潮流计算的特点2 l 2 8 配电网潮流计算方法2 2 幕于自适应遗传劈法和蚁群算法融合的配电网零构 量鼍曼皇曼曼曼曼曼曼曼曼皇皇曼岂曼笪皇曼皇曼曼1 一 一I I 一i
7、I 皇曼曼曼曼曼舅 2 8 1 前推回代法( b a c k w a r da n df o r w a r ds w e e p ) 2 2 2 8 2Z B U S 高斯法2 3 2 8 3 直接法2 3 2 8 4 改进牛顿法( I m p r o v e dN e w t o nA l g o r i t h m ) 。2 4 2 8 5 快速解耦法( F a s tD e c o u p l e dA l g o r i t h m ) 。2 5 2 8 6 网络化简法( N e t w o r kR e d u c t i o nA l g o r i t h ) 2 6 2 9
8、各种潮流计算算法比较2 6 2 1 0 节点支路关联方矩阵潮流算法2 7 2 1 0 1 基于支路电流的前推回代算法一2 8 2 1 0 2 基于支路功率的前推后代法3 0 2 1 1 配电网络重构的数学模型3 2 2 1 1 1 以线损最小为目标函数的数学模型3 2 2 1 1 2 以提高电压质量为目标的数学模型3 3 第三章自适应逮传算法与蚁群算法融合的配电网重构3 5 3 1 遗传蚁群融合( G A A C A ) 算法中的遗传算法规则。3 5 3 1 1 染色体编码。3 5 3 1 2 适应度函数的设计3 6 3 1 3 选择方式3 6 3 1 4 自适应交叉算子。3 7 3 1 5
9、变异算子3 8 3 1 6 迭代终止条件的确定3 8 3 2 蚁群算法规则。4 0 3 2 1 在配电网重构中引入蚁群算法的原因4 0 3 2 2 基于蚁群算法的配电网网络重构4 0 3 2 3 配电网重构问题解的表示形式4 0 3 2 4 搜索策略4 4 3 2 5 信息素更新原则。4 5 3 2 6 支路信息素求取4 6 第四章算例及分析4 9 第五章总结与展望5 2 5 1 总结一5 2 5 2 展望5 3 5 2 1 负荷预测5 3 5 2 2 潮流计算5 3 5 2 3 实用化5 4 5 2 4 计算质量和速度5 4 硕士学位论文 ! 暑 i l lr o l l i l l l l
10、 皇葛皇= 寡詈詈皇詈暑墨昌詈毫暑皇皇皇詈詈詈詈= 詈詈詈喜皇昔毒 参考文献。5 5 致谢5 9 附录A6 9 节点配网系统的原始数据6 0 附录B 攻读学位期间所发表的学术论文目录6 2 对配电网网络拓扑和配电网潮流计算进行了简化。通过分析潮流计算的各 种方法，利用节点支路关联矩阵前推回代法计算配电网潮流，该方法配电网重 构后支路节点不需重新编号，加快了配电网拓扑识别。同层内可以实现支路功率 和节点电压的并行计算。在辐射状配电网基础上分析了环形配电网的处理办法。 提出了配电网的数学模型。 结合配电网特点与自适应遗传算法和蚁群算法的特点具体探讨了如何实现 基于自适应遗传算法和蚁群算法融合的配电
11、网重构。把自适应控制与遗传算法相 结合，对交叉率和变异率进行自适应调整，加快了算法的搜索速度，有效地避免 了不成熟收敛。采用了染色体相似度和种群相似度，在遗传算法效率低时结束遗 传算法的搜索最优解。转入在将要接近最优解时搜索效率较高的蚁群算法。蚁群 算法通过广度搜索遍历配电网，通过生成最小树来产生解。蚁群算法在信息素更 新时引入了配电网支路电阻，仿真表明效果很好。很好的弥补了遗传算法的求精 确解效率低的缺点。 利用I E E E6 9 节点配电系统标准算例，分别以降低网络损耗和以提高配电 网电压质量为目标，对正常运行的配电网络进行重构。仿真结果表明，自适应遗 传算法和蚁群算法融合应用于配电网络
12、重构能够有效地克服遗传算法的求精确 解效率低的、早熟早收敛的缺陷，克服了蚁群算法初期信息素匮乏，求解速度慢 的缺陷。与其他方法相比具有较高的搜索效率和较快的运行速度。 关键词：配电网重构潮流计算拓扑自适应遗传算法蚁群算法前推回代算法 基于自适应遗传算法和蚁群算法融合的配电网重构 曼曼曼皇毫曼皇曼鼍曼曼皇曼鼍曼量曼鼍曼曼舅寡葛i m m m m m l 一一一 鼍曼警曼曼曼! 曼曼曼曼曼曼量曼曼曼曼皇曼鼍曼曼寰曼曼曼 A b s t r a c t D i s t r i b u t i o nN e t w o r kR e c o n f i g u r a t i o nf o rL o
13、s sR e d u c t i o n , e l i m i n a t i o no ff e e d e r o v e r l o a d , l o a db a l a n c i n g ，b u ta l s oi m p r o v et h ev o l t a g eq u a l i t y T h r o u g ha n a l y s i sa n d c o m p a r i s o no fv a r i o u so p t i m i z a t i o na l g o r i t h m sa n dt h ec o n d i t i o n s
14、r e q u i t i n gt h e d i s t r i b u t i o nn e t w o r kr e c o n f i g u r a t i o n , t h ef u s i o no ft h eg e n e t i ca l g o r i t h ma n da n t c o l o n ya l g o r i t h mi sf o rd i s t r i b u t i o nn e t w o r kr e c o n f i g u r a t i o nf u s i o n 1 h ed i s t r i b u t i o nn e
15、 t w o r kt o p o l o g ya n dp o w e rf l o wc a l c u l a t i o nh a sb e e n s i m p l i f i e d B ya n a l y z i n gt h ev a r i o u sm e t h o d so ff l o we a l c u l a t i o n , n o d e b r a n c h i n c i d e n c em a t r i xf o r w a r da n db a c k w a r ds u b s t i t u t i o nm e t h o d
16、i Su s e dc a l c u l a t ep o w e r f l o w , t h em e t h o df o rd i s t r i b u t i o nn e t w o r kr e c o n f i g u r a t i o nw i t h o u tr e n u m b e r e ds p e e d u pt h e d i s t r i b u t i o nn e t w o r kt o p o l o g yi d e n t i f i c a t i o n ，玎1 ep a r a l l e lc o m p u t i n go ft h e p o w e ra n dv o l t a g eo fc a l lb ea c h i e y e di nt h es a m el a y e r I ti sp r o p o s e dt h a tt h e a p p r o a c ht ot h er i n gd i s t r i b u t i o nn e t w
